1.6　火花放電

火花放電與輝光放電和電弧放電截然不同，它是一種不連續性的放電現象。在放電間隙會出現曲折而有分枝的細絲，并發出強閃光和破裂聲，而且放電的火花通道常常會在沒有到達對面電極前就在間隙內的任何地點終止，是一種不穩定的持續放電狀態，它只能暫時的存在，具有稱為火花的明顯特征。

1.6.1　火花放電的特征

與輝光、電弧放電不同，火花放電表現出放電通道的不連續性，而且在火花放電時，整個放電間隙的橫截面上放電的等離子體是不均勻的，它的電狀態是不穩定的。正由于放電現象的不連續性和外觀的不均勻性，要對火花放電的機理進行定量的研究就比較困難。

根據火花通道的亮度和對它發出能量的測定表明，火花通道里的氣體溫度可達104K，能使氣體熱電離；火花通道中的壓強也可以達到很高的數值，高壓強區域的迅速形成和它在氣體中的移動是一種爆炸性的現象，這就是伴隨著火花放電而發出爆炸聲響的原因。在高電容火花放電時，發聲效應是連續的劇烈的沖擊或小的爆炸。自然界的閃電也是一種火花放電，其發聲效應就是雷鳴。

火花放電的維持時間為10-8～10-6s，所以人們都用快速照相技術來研究火花通道的發展過程，以了解它的性質。

1.6.2　火花放電的形式

火花放電有多種形式，如電弧火花、輝光火花、滑動火花等。電弧火花的通道在外形上顯現出高氣壓電弧放電正柱的清晰輪廓，而輝光火花像輝光放電正柱一樣，它的輪廓比較模糊，而滑動火花則沿著固體介質（玻璃、硬橡皮）和氣體的界面間發生。還有如電火花放電，它是一種在間隙較小的空間里進行的高頻電容放電。

實驗發現火花有從正電極發展出來的火花通道和從負電極發展出來的火花通道，也有從電極中間任意一點開始的火花通道，它們各有不同的形態。

1.6.3　流注

從云霧室照相結果可以看到，在火花放電的陽極附近存在著電離粒子的大量積聚，其電離程度大大超過電子雪崩中的電離程度，這種高度電離區域的形成及其迅速傳播的特征稱為流注或流光。

實驗結果顯示，由于非均勻電場中流注發展的不規則性，每次放電的形狀、外貌都不相同。但有一點是相同的，即放電中流注發展的速度增長得非常迅速，約為10-8s。在一個放電間隙為20cm的實驗中，觀察到在開始的3cm流注走了3μs，而后面的17cm流注只走了0.9μs，即流注的最后速度已增大到105m/s。

流注有正流注和負流注，這是以流注的起始地點進行區分的。

正流柱是在起始雪崩的頭部到達陽極后從陽極向陰極發展的。在電子雪崩沿著電力線呈直線傳播時，正流注卻會離開陽極沿著曲折的常常呈分歧的路徑進展。通常電子雪崩傳播的速度為1.25×105m/s，而實驗測得正流注擴展的速度可達到（3～4）×106m/s，可見正流注擴展的速度要大于電子雪崩擴展的速度，也大于在同樣條件下電子在氣體中可能移動的速度。當正流注到達陰極、陰極和陽極諸通道接通時，在陰極上同電離了的氣體通道相接觸的地方形成光亮的陽極斑點，同時，強烈的電離脈沖以極大的速度（107～108m/s）沿著通道穿過，這樣使充滿正離子的流注通道轉變成為明亮發光的主火花通道。

同樣，從陰極向陽極發展的流注稱為負流注。

實驗還發現，在陽極和陰極的放電間隔中，任何地點發生的流注都能夠發展成火花放電。